[发明专利]利用调制平移变换的Harvey散射模型进行散射光线追迹的方法

权利要求书

1.一种利用调制平移变换的Harvey散射模型进行散射光线追迹的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、设定Harvey散射模型中的截距b₀、肩角l、斜率s，并确定入射光线能量E_in、入射光线的天顶角θ_i与方位角以及散射光线数量n，转入步骤2；

步骤2、根据θ_i与计算抽样区域调制参数r，具体如下：

步骤2-1、根据方向余弦坐标系，将入射光线的角度θ_i、转换为方向余弦：

其中，x₀表示入射光线x方向余弦，y₀表示入射光线y方向余弦；

步骤2-2、根据入射光线的x方向余弦与y方向余弦，计算抽样区域调制参数r；

α表示调制常数，一般取值范围为0≤α≤1；

转入步骤3；

步骤3、通过r将双向反射分布函数BRDF改写为调制函数P，在此基础上构造累积分布函数，进而得到散射光线方向上的概率其中，θ_s1为散射光线的天顶角，为散射光线的方位角，转入步骤4；

步骤4、由于中θ_s1与相互独立，将改写为其中，p₁(θ_s1)为θ_s1处的概率，为处的概率，转入步骤5；

步骤5、求p₁(θ_s1)与的反函数分别对应为θ_s1(p₁)与转入步骤6；

步骤6、选择一条散射光线，按均匀分布U(0,1)取两个独立随机数p₁与p₂，将其分别代入θ_s1(p₁)与中，求解对应的θ_s1与转入步骤7；

步骤7、将方向余弦坐标系的坐标范围扩大，得到二次方向余弦坐标系，将θ_s1与转换为二次方向余弦坐标系中的坐标，将上述二次方向余弦坐标系中的坐标作平移变化得到调制x方向余弦x*与调制y方向余弦y*：

转入步骤8；

步骤8、判断限制条件(x*)²+(y*)²≤1是否成立，成立时将x*与y*作为有效样本，分别对应记为L与M，转入步骤9；不成立时，返回步骤6，直至得到有效样本；

步骤9、选择新的一条散射光线，返回步骤6，直至得到n对L与M，根据L与M求得z方向余弦N：

得到n条散射光线的方向余弦(L,M,N)；转入步骤10；

步骤10、根据描述Harvey散射模型的BRDF、入射光线能量E_in与散射光线数量n，求得每条散射光线能量E_sc；转入步骤11；

步骤11、根据散射光线能量E_sc以及每条散射光线的方向余弦(L,M,N)进行散射光线追迹。

2.根据权利要求1所述的一种利用调制平移变换的Harvey散射模型进行散射光线追迹的方法，其特征在于：在步骤3中，通过r将BRDF改写为调制函数P，具体如下：